随着计算机和电子技术的进步，无线通信技术的蓬勃发展，近几年出现了一些新的无线标准：Zigbee、Z-Wave、LoRa、LTE-M、NB-IoT、Wi-Fi802.11ah(HaLow)和802.11af(White-Fi)等。以下是一些最流行的标准，本文将简要介绍它们的功能和优势：部分协议比较1.Zigbee：专有、短距离、低成本和安全的Zigbee，类似于蓝牙，是一种低功耗、低数据速率、短距离自组织无线网络，支持网状网络拓扑结构，使用IEEE802.15WPAN规范，提供数据速率250kbps、40kbps、20kbps，只能在10-100米范围内工作。一个Zigbee网状网络可以包含多达65,000个设备，这是蓝牙LE可以支持的两倍。Zigbee于1998年构思，2003年标准化，2006年修订。Zigbee的名字来源于蜜蜂的摇摆舞，其商标为Zigbee联盟所有，负责维护和发布Zigbee标准。根据其网站信息，全球有数亿台设备使用Zigbee技术。Zigbee非常受物联网设备制造商欢迎，它提供了用户所需的大部分基本功能（连接性、范围、安全性），并且作为一个开放的行业标准，它允许与任何Zigbee认证设备进行互操作。OEM最大的抱怨是加入联盟的成本、认证和缺乏开放的GPL许可证，因为OEM必须成为联盟的成员才能使用他们的技术。Zigbee主要用于智能照明、智能恒温器和家庭能源监控等家庭自动化应用。它还常用于工业自动化、智能仪器仪表和安全系统。2.Z-Wave：短距离、低成本、高可靠性Z-Wave类似于ZigBee。它是一种基于射频、低成本、低功耗、高可靠性、适用于网络的短距离无线通信技术。Z-Wave的结构是源路由网状网络，其中所有设备都连接到中央集线器，通常是路由器或网关。网络本身由三层组成，它们协同工作以确保所有设备能够同时通信。无线电层定义了信号如何在网络和无线电硬件之间交换，而网络层决定了如何控制节点和设备之间交换的数据。此外，应用层将消息分配给特定的应用程序，以完成诸如开灯之类的任务。Z-Wave的工作频段为908.42MHz（美国）~868.42MHz（欧洲）。采用FSK（BFSK/GFSK）调制方式，数据传输速率为9.6kbps。信号有效覆盖室内30m，室外100m以上，适用于窄带应用。Z-Wave技术专为住宅和照明商业控制和状态读取应用而设计，例如抄表、照明和电器控制、HVAC、门禁控制、防盗和火灾探测等。Z-Wave可将任何独立设备转变为智能联网设备，从而实现控制和无线监控。Z-Wave技术最初设计时，定位于智能家居无线控制领域。采用小数据格式传输，40kb/s的传输速率就足够了。与同类其他无线技术相比，它具有传输频率较低、传输距离较远以及一定的价格优势。3.LoRa：专有、远程、廉价和安全与Zigbee类似，LoRaWan是由非营利性LoRa联盟定义和控制的专有技术。主要区别在于Zigbee是一种短距离物联网协议，旨在紧密连接多个设备，而LoRa则侧重于广域网。LoRa特别适用于远距离通信。与其他通信方式相比，其调制方式大大增加了通信距离。可广泛应用于各种场合的远距离低速物联网无线通信领域。如自动抄表、楼宇自控设备、无线安防系统、工业监控等。具有体积小、功耗低、传输距离远、抗干扰能力强等特点，天线增益可根据实际应用情况进行调整。LoRaWAN网络架构是典型的星型拓扑结构。在该网络架构中，LoRa网关是连接终端设备和服务器的透明中继。网关与服务器通过标准IP连接，终端设备通过单跳与一个或多个网关通信，所有节点双向通信。LoRa网关和模块组网成星型组网，LoRa模块理论上可以点对点轮询的方式组网，但点对点轮询的效率远低于星型组网。该网关可以实现多路并行接收，同时处理多路信号，大大增加了网络容量。LoRa网络已经形成，但是随着LoRa设备和网络部署的增加，它们之间会存在一定的频谱干扰。4.LTE-M：蜂窝技术LTE-M是一种蜂窝技术，旨在满足物联网或机器对机器通信应用的需求。LTE-M是移动电信运营商的无线系统，已获得行业协会GSMA的认可，并得到3GPP标准组织的支持。LTE-M的主要优势之一是全球连接的潜力，它是唯一适合长时间跟踪移动物体的系统。GSMA表示：“这项技术可以改善室内外覆盖，支持大量低吞吐量设备、低延迟灵敏度、超低设备成本、低设备功耗的网络架构。”由于LTE-M通过蜂窝网络工作，因此它可用于监视、控制和接收来自运输车辆（如卡车、火车、轮船等）中物联网设备的信息。当LTE网络不可用时，系统可以回退到WCDMA(3G)或GPRS/EDGE(2G)以保持连接。LTE-M还提供基于基站位置的定位服务，无需使用GPS或Galileo等基于卫星的系统。此功能可为需要为其设备配备基本定位系统的原始设备制造商节省大量成本。不过，LTE-M最大的优势是安全。蜂窝连接设备需要有一个SIM芯片，它可以嵌入电路板并在工厂进行配置、加密和签名。一旦为SIM卡配置了嵌入式密钥，就无法在没有物理访问设备的情况下修改这些密钥。SIM是一个安全模块，可提供NSASuiteBAES-256加密和身份验证。LTE-M的另一个优势是即使在停电期间也能保持连接。由于它连接到蜂窝网络，因此不需要接入点(AP)，只要物联网设备电池健康，它就可以保持连接。这就是为什么基于蜂窝的物联网连接广泛用于关键应用，例如电网、家庭和办公室安全以及车队管理。LTE-M的唯一问题是成本高。要使用该系统，需要订阅运营商服务，并且每个连接的设备都需要一张SIM卡。5.NB-IoT：蜂窝技术NB-IoT建立在蜂窝网络之上，只消耗大约18??0kHz的带宽。可直接部署在GSM网络、UMTS网络或LTE网络上，降低部署成本，实现平滑升级。NB-IoT专注于低功耗广覆盖物联网市场，是一项可在全球范围内广泛应用的新兴技术。具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优良等特点。NB-IoT使用许可频段，可通过带内、保护带或独立载波三种方式部署，与现网共存。NB-IoT有四大特点：一是广覆盖，将提供更好的室内覆盖。同频段下，NB-IoT相比现网增益20dB，相当于提升100倍覆盖面积；支持连接能力，NB-IoT一个扇区可支持10万个连接，支持低时延灵敏度、超低设备成本、低设备功耗和优化的网络架构；三是功耗更低，NB——物联网终端模块待机时间可达10年；第四，模组成本更低，企业希望单个对接模组不超过5。6.White-Fi和HaLow：成本低，范围广，但安全性低IEEE802.11af（White-Fi）和IEEE802.11ah（HaLow）都使用以前许可的频谱，不干扰2.4GHz和5GHz频段它不会干扰2G和3G蜂窝网络中的传统Wi-Fi信号。部分频谱与美国使用的某些LTE信道共享。White-Fi利用了广播电视在停止工作之前转移到数字地面电视和一些UHF频道时释放的数字红利。数字红利频谱的使用在美国和欧洲受到不同的监管，连接的设备需要定期寻找可用频率。HaLow将Wi-Fi扩展到900MHz频段，从而实现传感器和可穿戴设备等应用所需的低功耗连接。由于此频率可免费用于基本通信，因此HaLow是物联网的首选Wi-Fi标准。HaLow最大的问题是免授权频谱在全球范围内并不统一：HaLow在美国以900MHz运行，在欧洲以850MHz运行，在中国以700MHz运行，甚至在许多国家都没有工作频谱。由于低频段的特性，这两种技术都不适合高速或大容量的数据传输。但是，它们可用于为大量部署的设备提供连接。HaLow可以提供低至150kbps的数据速率。低于1GHz的连接对于新一代低功耗设备也至关重要，这些设备的电池寿命通常长达数年。这种电池性能对于部署在世界各地城市的数十亿个传感器和监控设备至关重要。HaLow还提供多种节能功能，例如目标唤醒时间(TWT)和交通指令图(TIM)，使物联网设备能够以选定的时间间隔进行通信，从而节省电池电量。2017年，IEEE推出了另一个物联网Wi-Fi标准：802.11ax（后正式更名为WiFi6）。与HaLow相比，802.11ax的优势在于可以使用2.4GHz和5GHz频段，更适合局域范围的物联网。就安全问题而言，Wi-Fi缺乏蜂窝网络上SIM卡提供的安全元素和硬件加密保护。然而，要在大范围内部署数百或数千个无线传感器，White-Fi和HaLow可以提供低成本的连接和良好的性能。什么是最适合你的选择？如果您正在寻找一种低成本解决方案来近距离连接非关键设备，那么Zigbee、Z-Wave或White-Fi可能是最佳选择。适用于Zigbee的DotDot软件将帮助您开发与其他Zigbee设备兼容的解决方案，前提是您是Zigbee联盟的成员。对于远程应用，Lo-RaWan、LTE-M或NB-IoT是最佳选择。LTE-M是最强大、最安全的，也得到蜂窝网络的支持，但它在价格方面也可能是最昂贵的。它保证了全球连通性，可用于货运和车队管理。LoRa是不需要位置服务或NSA级安全性的本地中型网络的良好解决方案。因此，选择哪种方案完全取决于自己的需求，用户可以根据自己的实际情况选择最佳方案。
